Структурная обусловленность свойств. Часть III. Кристаллохимия лазерных кристаллов. Кузьмичева Г.М. - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

13
Требуемые коэффициенты поглощения активной среды
можно получить за счѐт применения эффекта сенсибилизации
люминесценции. Одним из наиболее широко используемых
сенсибилизаторов является ион Cr
3+
, имеющий широкие и
интенсивные полосы поглощения в видимой области спектра.
Гранаты с большими параметрами элементарной ячейки
также могут служить эффективной матрицей и для получения
перестраиваемой генерации на электронно-колебательном
переходе
4
Т
2
4
А
2
ионов Cr
3+
. В соединениях со структурой
граната могут быть обеспечены условия, необходимые для
повышения КПД лазера за счѐт эффективной передачи
энергии Cr
3+
Ln
3+
.
I.1.1. Поиск конгруэнтно-плавящегося состава
Основным препятствием для создания высокоэффективной
лазерной матрицы на основе кристаллов со структурой
граната являются технологические трудности, которые в свою
очередь определяются особенностями диаграмм состояния, в
частности, наличием или отсутствием конгруэнтно-
плавящегося состава (КП-состав), величиной коэффициентов
распределения активаторной примеси.
Проблема. Из-за специфики структуры граната катионы
могут перераспределяться по кристаллографически
неэквивалентным позициям (состав шихты-расплава -
Ln
3
Sc
2
M
3
O
12
, состав кристалла {Ln
1-x
Sc
x
}
3
[Sc
y
M
1-y
]
2
M
3
O
12
),
что приводит к значительным отличиям КП-состава от
стехиометрического. Поэтому поиск КП-составов со
структурой граната связан с проблемой определения не
только валового химического состава, но и состава с учетом
распределения катионов по позициям.
14
Введение активатора и сенсибилизатора (ионы Nd
3+
и Cr
3+
),
в свою очередь, также вызывает изменение состава матрицы,
что влияет на однородность получаемых монокристаллов.
Учитывая основополагающее значение КП-состава для
технологии получения совершенных лазерных кристаллов со
структурой граната, основное внимание при изучении
кристаллохимических проблем технологии уделяется именно
этому вопросу.
Кристаллохимически систематизировать данные по
известным КП-составам для скандий-содержащих гранатов
удобнее всего с помощью диаграмм: средневзвешенный
додекаэдрический радиус (r
VIII
, Å) - средневзвешенный
октаэдрический радиус (r
VI
, Å) (диаграммы r
VIII
– r
VI
).
Значения средневзвешенных радиусов рассчитываются по
следующим формулам:
r
VIII
=1/3[xr
Sc
VIII
+(3-x)r
Ln
VIII
],
r
VI
=1/2[yr
Sc
VI
+(2-y)r
M
VI
]
где r
Sc
VIII
, r
Ln
VIII
- ионные радиусы катионов Sc
3+
и Ln
3+
для
КЧ=8; r
Sc
VI
, r
M
VI
- ионные радиусы Sc
3+
и M
3+
(M=Al, Ga) для
КЧ=6 (ионные радиусы по системе Шеннона-Превитта).
Иттрий-скандий галлиевый гранат (ИСГГ).
На рис. 3а приведена зависимость r
VIII
– r
VI
для кристаллов
{Y
3-x
Sc
x
}[Sc
y
Ga
2-y
]Ga
3
O
12
, построенная по
экспериментальным данным для поликристаллических и
монокристаллических образцов . 
                               13                                                                  14
   Требуемые коэффициенты поглощения активной среды              Введение активатора и сенсибилизатора (ионы Nd3+ и Cr3+),
можно получить за счѐт применения эффекта сенсибилизации      в свою очередь, также вызывает изменение состава матрицы,
люминесценции. Одним из наиболее широко используемых          что влияет на однородность получаемых монокристаллов.
сенсибилизаторов является ион Cr3+, имеющий широкие и         Учитывая основополагающее значение КП-состава для
интенсивные полосы поглощения в видимой области спектра.      технологии получения совершенных лазерных кристаллов со
Гранаты с большими параметрами элементарной ячейки            структурой граната, основное внимание при изучении
также могут служить эффективной матрицей и для получения      кристаллохимических проблем технологии уделяется именно
перестраиваемой генерации на электронно-колебательном         этому вопросу.
         4
переходе Т2
               4
                 А2 ионов Cr3+. В соединениях со структурой      Кристаллохимически систематизировать данные по
граната могут быть обеспечены условия, необходимые для        известным КП-составам для скандий-содержащих гранатов
повышения КПД лазера за счѐт эффективной передачи             удобнее всего с помощью диаграмм: средневзвешенный
энергии Cr3+ Ln3+.                                            додекаэдрический радиус (rVIII, Å) - средневзвешенный
                                                              октаэдрический радиус (rVI, Å) (диаграммы rVIII – rVI).
       I.1.1. Поиск конгруэнтно-плавящегося состава           Значения средневзвешенных радиусов рассчитываются по
                                                              следующим формулам:
   Основным препятствием для создания высокоэффективной                              rVIII=1/3[xrScVIII+(3-x)rLnVIII],
лазерной матрицы на основе кристаллов со структурой                                    rVI=1/2[yrScVI+(2-y)rMVI]
граната являются технологические трудности, которые в свою    где rScVIII, rLnVIII- ионные радиусы катионов Sc3+ и Ln3+ для
очередь определяются особенностями диаграмм состояния, в      КЧ=8; rScVI, rMVI- ионные радиусы Sc3+ и M3+ (M=Al, Ga) для
частности, наличием или отсутствием конгруэнтно-              КЧ=6 (ионные радиусы по системе Шеннона-Превитта).
плавящегося состава (КП-состав), величиной коэффициентов
распределения активаторной примеси.                                    Иттрий-скандий галлиевый гранат (ИСГГ).
   Проблема. Из-за специфики структуры граната катионы
могут     перераспределяться    по    кристаллографически        На рис. 3а приведена зависимость rVIII – rVI для кристаллов
неэквивалентным позициям (состав шихты-расплава -             {Y3-xScx}[ScyGa2-y]Ga3O12,        построенная               по
Ln3Sc2M3O12, состав кристалла {Ln1-xScx }3[ScyM1-y]2M3O12),   экспериментальным данным для поликристаллических и
что приводит к значительным отличиям КП-состава от            монокристаллических образцов .
стехиометрического. Поэтому поиск КП-составов со
структурой граната связан с проблемой определения не
только валового химического состава, но и состава с учетом
распределения катионов по позициям.

Страницы